超星·期刊驱动桥的设计 (下)长春汽车研究所三、主减速器和差速器锥齿轮主要参数的选择与计算目前，在驱动桥主减速器中多采用螺旋锥齿轮或双曲线齿轮。在差速器中多采用直齿锥齿轮。一般的设计程序是：（一）锥齿轮主要参数的选择；（二）锥齿轮几何参数的计算；（三）锥齿轮的强度验算。在实际设计工作中，这三部分内容往往是交叉进行的。选择主要参数的同时应该进行适当的强度计算和部分几何参数的计算，并一定要与结构设计结合起来。在选择主要参数以前，首先要确定驱动桥齿轮的最大载荷。最大载荷通常按下列两种情况计算：1.发动机最大扭矩、变速器一档（分动器最大牵引力时的计算扭矩表2高档或低档）时传给从动锥齿轮的最大扭短，即传递最大牵引力时的扭矩，该扭矩可按汽车型式计车型算公式的不同在表2中选取计算公式。4x2M 种发=M发最大 i01 注2.驱动轮与路面之间达到附着极限，轮胎开始滑转时，从动齿轮所受的扭矩，如不计轴荷1分高>1分低/2M+发=M发表大i翼1i分高i注的再分配，可由下式计算：X4越野(3)Ma附=G2·中·r楼1分高<i分%/2M计发=M发最大111分m±/2驱动桥满载时负荷（公斤）式中：G2-一轮胎与地面的附着系数，对越1分%/2>1分成/3M开发=M发表大：整11分高i注/2-野车取中=0.8，对载重汽车6×6越野1分高/2<i分%/3M计发=M发最大翼1分储宝/3取少=0.7:读——轮胎滚动半径（厘米）表中：M发最大一汽车发动机最大扭矩（公斤·厘米）：最大扭矩在实际使用中并不是持续扭矩，强06—变速器一档速比，度计算时只用它来验算最大应力。注——主传动比，在选择主要参数时，用最大扭矩作为经验公分动器高档、低档速比。1分高、1分低式中的主要指标。（一）锥齿轮主要参数的选择锥齿轮的参数很多，这些参数之间是相互依赖，相互影响，有时是相互矛盾的。参数间的合理组合就构成了一对较符合客观要求的齿轮。能够表征齿轮副的主要参数有传动比注，主、从动齿轮齿数Z1、Z2，从动锥齿轮的节圆直径D，端面模数m，对于双曲线齿轮还有一个主动锥齿轮的轴线相对从动齿轮轴线的偏移量E。传动比主的选择由总布置给定。确定其他各参数时要注意不能片面的、孤立的去选择某一参数，必须39—
驱 动 桥 的 设 计 （下） 长 春 汽 车 研 究 所 三、 主 减速 器 和 差 速 器锥齿 轮 主要参数 的选择与计算 目前， 在驱动桥主减速器 中多 采用 螺旋锥齿轮或双曲线齿轮． 在差速器中多采用 直齿锥齿轮． 一 般的 设计程序是： 、 （ 一 ） 锥齿轮主 要参数的选择； （二） 锥齿轮几 何参数的计算； （三） 锥齿轮的 强度验算． ， 在实际设计工作中， 这三部分内容往往是交叉进行的． 选择主要参数的同时应该进行适当的强度计算和 部分几何参数的计算， 并 一 定要与结构设计结合起来。 在选择主 要参数 以前， 首先要确定驱 动桥齿轮的最大载荷． 1 ． 发动机最大扭矩、 变速器 一 档 （分动 器 高档或低档） 时传给从动锥齿轮的最大扭矩， 即 传递 最大牵引力时的 扭矩， 该扭矩可按汽车型式 的 不 同在表 2 中选取计算公式 ． 2 ． 驱 动轮与路面 之间达到附着极 限， 轮胎 开始滑转时， 从动齿轮所受的扭矩， 如 不计轴荷 的再分配， 可由下式计算： 朋 ’ 刳．跗 = G 2 ． 妒 ． r iSt ( 3 ) 式中： G 2 - 驱 动 桥满 载时负荷 （公斤） 妒 — — 轮胎与 地面 的 附着系数， 对越 野车 取妒 = 0 . 8 ， 对载 重 汽 车 取tp = 0 . 7 ; r 渡 - 轮胎 滚动半径 （厘 米） 最大扭矩在实际使用 中并不是持续扭矩， 强 度计算时只用 它 来 验算最大应力， 在选择主 要参数时． 用 最大 扭矩作为 经 验公 式 中的主要指标． 最大载荷通常按下列 两种情况计算： 最 大牵引力时 的 计算 扭 矩 表 2 车 型 计 算 公 式 4 × 2 Ⅳ 补发 - M 发最 大 f 婪I f 主 f 分高> i 分i西／2 』M gt 发 - A4 ‘ 发最 大f 赞I i 分iN i 主 4 x 4 越 野 f 分高< i 分 晒，2 膨 扑发 - M 发最 大l 越1 1 分 腮f 主/ 2 i 叠赢l 2 > i sl K / 3 Ⅳ 补发 = A f 笈 最 大zte i f 分 高i 主/ 2 6 x 6 越野 i 分高l 2 < i k W al 3 肘 扑发 = M 发最 大r l!l i 分 S i l - / 3 表中： M 发最 大 — — 汽车发动机最大扭矩 （公斤 · 厘 米）； f [!1 - 变速器 一 档速 比l 缍 — — 主传动比， f 骨 高 、 f 分 橱 — 一 分动器高档、 低档速 比． （ 一 ） 锥 齿 轮 主 要 参 数 的 选 择 锥 齿轮 的 参数 很多， 这 些 参数 之 间是 相 互 依 赖， 相 互 影 响， 有 时 是 相 互 矛 盾 的 。 参 数 间 的 合 理 组合就 构成 了 一 对较符合客观 要 求的齿轮． 能 够表征齿轮副 的 主 要 参 数有传动 比 畦 ， 主、 从 动 齿轮齿 数Z l 、 2 2 ． 从 动锥 齿 轮的节圆直径D ， 端面 模 数 m ， 对于 双 曲线齿 轮 还 有 一 个 主 动锥 齿 轮 的 轴线相 对从 动齿轮轴线 的偏 移 量 E 。 传动比f 主 的选择由总布置给定． 确定其他各参数时要注 意不 能片面 的、 孤立 的去选择某 一 参数， 必须 - 3 9 — ChaoXing
超星·期刊全面地分析，以求出合理的参数值。因此往往需要对几种方案进行比较或多次计算，有时与同类型经过实际考验的汽车进行比较也是很有实际意义的。1.齿数的选择在选择齿数时，应尽量使相齿轮齿数没有公约数，以便使齿轮在使用过程中各齿能互相啮合，起到自动研磨的作用。为了得到理想的齿面接触比，大小齿轮的齿数和应不小于40。主动小齿轮的齿数根据传动比和加工方法进行选取，采用半滚切法，即大齿轮在切削时不展成，而小齿轮应用修正的展成法加工，小齿轮最小齿数推荐按表3选取。对于注小于2.5的重型汽车双级减速，齿轮对全用滚切法加工时小齿轮的齿数按表4选取。表 3表表5传动比N/#最小齿数传动比N/m糖荞小数允许范围糖养小家允许范围传动比N/n8.5~4.09~119~11103.5~4.02.5158~104.0~4.54.0~4.58~10912S7~97~94.5~5.0804.5~5.0904。6~85. 0~6. 06~85.0~6.0>7675 ~16. 0~7.565~16.0~7.56~867.5~10.07.5~10.05~65~对于重型汽车单级减速小齿轮的齿数可按表5选取。2．从动锥齿轮节圆直径的选择从动锥齿轮的节圆直径可以根据从动锥齿轮上的最大扭矩按经验公式（4）选取：D=KoM#*(4)式中：D——从动锥齿轮节圆直径（厘米)Kp——直径系数，取0.58~0.66M数大用M21发或MH赠（公斤厘米）3.齿轮端面模数的选择从动锥齿轮节圆直径D选好以后，端面模数可以按式m=D/N来计算。但为了知道选用的模数是否合适，可用下面的计算公式计算或校对。#=K-M#*(5)式中：K.—模数系数0.13~0.19一齿轮的端面模数M最大——用M+发和MH（公斤·厘米）表6列出几种汽车的D、m及KD.Km值，以供分析比较。应当指出，D值的大小有时受到差速器外靡尺寸的影响。所以D值的选取必须与差速器尺寸的选取及结构设计同时进行。4.双曲线齿轮，小齿轮偏移距E的选择双曲线齿轮除了上述三个主要参数与螺旋锥齿轮相同外，还有偏移距E的选择。E值过大将导致齿面纵向滑动增大，从而引起齿面早期磨损。甚至产生擦伤；E值过小就不能充分发挥双曲线齿轮能提高强度的优越性。40—
全面地分析， 以求出合理 的参数值， 因此往往需要对几种方案进行比较或多次计算， 有时与同类型经过实 际考验 的汽车进 行 比较也是 很有实际意义 的． 1 ． 齿数的选择 在选择齿数时， 应尽量使相啮齿轮齿数没有公约数， 以便使齿轮在使用 过程中各齿能互 相啮合． 起到 自动研磨的作用 ． 为了得到理想的齿面接触 比， 大小齿轮的齿数和应不 小于4 0 ． 主动小齿轮的齿数根据传动 比和加 工 方法进行选取。 采用半滚切 法， 即大齿 轮在 切 削时不 展成， 而小齿 轮应用修正 的展成法加 工 ， 小齿轮最小齿数推荐按 表 3 选取． 对于 吐 小于2 . 5 的重型汽车双 级减速， 齿轮对全用滚切法加工 时小齿轮的齿数按表 4 选取． 表 3 表 l 表 5 传动 比 N / n 最小齿数 n 2 . 5 1 5 3 t 2 4 9 5 7 6 ～ 8 6 3 . 5 - - 4 . 0 1 0 9 ～ 1 1 4 . 0 4 . 5 9 4 . 5 5 . 0 8 7 9 5 . 0 6 . O 7 6 , - , 8 6 . 0 7 . 5 6 5 7 7 . 5 - 1 0 . 0 5 5 6 传动 比 N / n 推荐小齿 允许范 围 轮 齿 数 3 . 5 ～ 4 . 0 I O 9 - - - 1 1 4 . 0 4 . 5 9 8 1 0 4 . 5 5 . 0 8 7 9 5 . 0 6 . O 7 6 - , 8 6 . 0 7 . 5 6 5 ^ 7 7 . 5 1 0 . O 5 5 6 对于 重型汽车单级减速小齿 轮的齿数可 按表 5 选取． 2 ． 从动锻齿轮节圆直径 的选择 从动锥齿轮的节圆直径可 以根据从动锥齿轮上的 最大扭矩按经 验 公式 ( 4 ) 选取： D = K D M 最 大 ( 4 ) 式 中： D - 从动锥齿 轮节圆直 径 （厘 米） K i - 直径系数， 取0 . 5 8 ^ - 0 . 6 6 彤 最 大 — — 用 M il ' k 或 M ~r w （公斤 · 厘 米） 3 ． 齿 轮端面 模 数 的 选择 从动锥齿轮节圆直径 D 选 好 以后． 端 面模 数 可 以 按式 m = D / N 来计算． 但为了知道选用 的模 数是否 ’ ／ 合适， 可用 下面 的计算公 式 计算或校对． 州 一 K l. / M i 一 ( 5 ) 式 中： K 。 — — 模数系数 0 . 1 3 - - 0 . 1 9 m - 齿 轮 的端 面 模 数 朋 最 大 — — 用 M 剥 ． 发 和 M 郴* （公斤 · 厘米） 表 6 列出几种汽车 的 D 、 优 及 K D . K . 值， 以供分析 比 较， 应当 指出， D 值 的大小有时 受到差 速 器外廓 尺寸的影响． 所 以 D 值 的选取 必 须与差 速 器尺寸的选取及 结构设计 同 时进 行 ． 4 ． 双 曲线 齿轮， 小齿 轮偏 移 距 F 的 选 择 双 曲线齿轮除了 上述 三 个主 要 参 数与 螺旋 锥齿 轮相 同 外， 还有偏 移 距 E 的 选择 ． E 值 过 大将导 致齿面 纵向滑动 增大， 从而 引起齿面 早期磨 损， 甚 至 产生擦伤； E 值 过小就 不 能充分发 挥双 曲线齿轮能提高强度 盼优越性。 一 4 0 — t 。0 ， + 』 。 ChaoXing
超星·期刊群方车贝利埃（法国）布拉格VS(非亚特6.5 0E(意)万国1600道奇500（美）红卫牌GZ-140尔沃48507进牌NJ-牌C京牌BJ牌BJ文牌CA-牌JN牌NJI（捷）(美)o(瑞典)圆从动口草N西转00e米e径仑节用H83米公斤·厘米公斤·厘米计算扭矩21004400000计算扭矩M限60800617E我经系Ma004国.580 的水不的V0000A9国新838米双6EIDe《/:141-
埯 | j 薹蓁霎茎蓁蓁萋季霎萋萋霎萋茎 嫩 匿 孓 心 “' w o c n w b , o J . o . o b 嚼 砖 ∞ c } C w ∞ . ~ ” c n . O . w b , _ a a w w o . 0 , - 1 h , H m h ” 撼 w q o t n h . h , V O m N C ¨ 们 * 融 曲 c 铆 c o O 豫 瓣 踌 N q . N . - q o w p ，x J o { o t " ~ * O O O ~o h p ~ U - , t W O l O N W 法 s 羹 弹 引 分 宰 ∞ o o t A , ~ : - o b < v ∞ O t n w o t - , k 通 长 辍 c o ~ < o o " o o o t - , - 1 N h , d H ^ m o c n t . , L \ , C O N O o ” o o o o 向 薅 警 o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o * 谶 谚 宰 - ” - - o ∞ 锄 ∞ c ” I） c 一 n o ∞ p 卜 o ” 卜 - 忉 一 o 斗 度 辅 ～ o l 8C 们 - ∞ o A 曲 q 切 卜 o o < o ∞ 卜 o o o o o o o o Q o o o o o 阔 纛 苗 o o o o o o o o o o o o o * 谶 e 嚼 o o o o o o o o o o o o o $ I ≮ 霸 o q ∞ i - o r b a C O ， O O . 西a 西 ∞ ~ - { < o O q a , Oo, i 妻 咚 哪 o o o o o o o < , o o o o o 剥b ’ o w n o a _ . ) c ∞ ∞ o 切i C o o O i o o ¨ ) c < ∽ n o ~ o s o ; 卜 o o o ) [ c c \ I n , l b o w o O - . 霎 皋 璐 o o o o o o o o o o o $ o . I j| 涟 l 妻 - - 一 - . - . 时 的 q o o o } q q - } - ] N a > - i o c ri t i , c n c n c o C o . 1 0 : 0 , - C o o b 高 斌 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o - 一 o ． . - ∞ - - ∞ 卜 7 ” q 一 卜 卜 o - 卜 q ∞ - ∞ o 卜 J ∞ - ” ∞ 时 驴萋 姗 港 手 淄 ∞ ∞ ¨ 时 ∞ ∞ o A 吣 * 高 晌 曩 密 羹 撼 ∞ _ 文 吨＼ ∞ ¨ ∞ o 0 o 啊 c o — 4 1 - ChaoXing
超星·期刊对于小客车推荐取E值为大齿轮节圆直径的20%；对于载重汽车推荐取E值为大齿轮的节圆直径10~12%，不超过12%。表6还给出了几种车型主减速器用双曲线齿轮(b) (a)的E值及E与D的比值。双曲线齿轮的偏移方向是这样定的：面对大齿轮齿面，并将主动小齿轮置于右手，小齿轮在从动齿轮中心线上方时为上偏移，在从动齿轮中心线下方时为下偏移。见图50。图中(a)(b)为下偏移，(c)(d)为上偏移。下偏移时，主动小齿轮的螺旋方向总是左旋，大齿轮为右旋；上偏移时，主动小齿轮的螺旋方向c(d)应为右旋，大齿轮是左旋。和螺旋锥齿轮一样，双曲线齿轮的螺旋方向也应使轴向力的方向离开锥项，使齿轮侧隙有增大的图50双曲线齿轮的偏移位置趋势。表7给出了双曲线齿轮在汽车上的应用情况。一般（4×4）的前驱动桥为了使零件通用，都采用后桥的零件、最然轴向力方向是不合理，由于应用时间较短，也只得如此。双曲线齿轮在汽车上的应用表7简绿魔房森背图偏移方向布置型式在汽车上的应用从动齿轮共车前进方间一复于汽车前noo右进方向的左侧中一般4×2汽车典型结构的后驱动桥整车前进方内从动齿轮车调速O置于汽车前+oot进方向的左侧（6×6）或（8×8）双级赁通桥汽车离洗从动齿轮上车明道方#种口m户热江置于汽车前o左进方向的右侧（6×6)或(8×8)双级贯通的另一种型式汽车前进方向从动齿轮福翼于汽车前上信进方向的右转肉推力8二轴分动器的后驱动桥42
对于小客车推荐取E 值为大齿轮 节 圆 直 径 的 2 0 彤； 对于 载重 汽车推荐取 F 值为大齿轮 的节圆直 径1 0 ～ 1 2 % ， 不 超过1 2 % 。 表 6 还给出了 几种车 型主减速器用 双 曲线齿 轮 的 E 值及 E 与 D 的 比值 。 双 曲线齿 轮 的偏移方向是这样定的： 面对大齿 轮齿面， 并将主动小齿轮置 于 右手， 小齿轮在从动 齿轮中心线上方时为上偏 移， 在从动齿 轮 中 心 线 下 方时为下偏移。 见图5 0 ． 图中( a) ( b) 为下偏移， ( c) ( d) 为上偏移． 下偏移时， 主 动小齿轮的螺旋方向总 是左旋， 大齿轮为右旋； 上偏移时， 主动小齿轮的螺旋方向 应为右旋， 大齿轮是左旋 。 和 螺旋锥齿轮 一 样， 双曲线齿轮的螺旋方向也 应使轴向力的方向离开锥顶， 使齿轮侧隙有增大的 趋势。 表 7 给出了 双 曲线齿轮在汽车上的应用 情况。 一 般 ( 4 × 4 ) 的前驱 动桥为 了 使零件通用 ， 图5 0 双 曲 线齿轮的偏移 位 置 都采用 后 桥的零件， 虽然 轴向力方向是 不 合理 ， 由 于应 用时 间较短， 也只 得如 此。 双 曲线齿轮在汽车上的应用 表 7 筒 图 偏 移方向 小 齿 轮 大 齿 轮 布 置 型 式 在 汽 车 上 的 应 用 螺旋方向 螺旋方向 汽车前进方向 左 右 从动齿轮 l _ L 时i 置于汽车前 乓秒 下 偏 轴向力方向 进方向的左 I - ． - _ - L 趁圭 侧 一 般4 x 2 汽车典 型 结构 的后 默 动 桥 从动齿轮 乒疆 u鼷蒌 置于汽车前 舟 下 偏 左 右 进方向的左 f } 侧 ( 6 × 6) 或 ( 8 × 8) 双 级 贯 通 桥 奠 事X 酾 ■ 从动齿轮 置 于汽车前 [ 汽车荫避 万 舟 。 量 ◇ 上 偏 右 左 轴向力方向 进 方向的 右 哥甲 侧 ( 6 x 6) 或( 8 × 8) 双 级 贯 通的男 一 种 型 式 从 动 齿 轮 汽 车精选方向 汽车前进 方向 右 左 置 于汽车 前 -屠兮 上 偏 [ 豇 轴向力 方向 进方向的右 铮7 侧 J - = 轴分动 器的盾驱动桥 — - 4 2 — ChaoXing
超星·期刊（二）螺旋锥齿轮的儿何参数的计算螺旋锥齿轮的主要参数（D，m，Z1，Z2）选好以后，可按表8的序及后面的说明进行几何参数的计算，表8给出的是目前汽车上应用最多的轴向夹角为90°的螺旋锥齿轮传动计算公式。螺旋罐齿轮计算表（轴间夹角为90）表8次公式称B序A&大齿齿轮齿数1N端面模数2节圆直径3d=m"D=m·N压力角齿工作高ha=m.H.60齿全商hi=m.H2齿顶高ap=ha-acac=m·ae齿根高bp-hi-opbomh,-ao径向问院c-hi-h910节维角Y-aretg-T=90°-4o- 2lr11节锥距12齿丽宽F13齿根角B.arete%bo-arcte%根锥角YR=Y-8PTR=r-So14面锥角YO=Y-TRTo-r-YR16外四直径do=d+2apcosyDo=D+2DeosrX.D-ansiny链顶点至轮缘距Xo-→-acsinr718刀盘直径2r螺旋角β20螺旋方尚21周势P=m理论弧齿厚=p-TT=Shm22 院23侧Btec=t-dsTo-T-fs24端面弦齿厚cp-op+yaco-a0+Tecgsr25端面弦齿高26法向弦齿厚茶.KTCN法向弦齿高xa..XaGN21见47页—43—
（二） 螺 旋锥齿轮 的 几 何 参 数 的 计 算 螺旋锥齿轮的主要参数 ( D ， m ， z l ． 2 2) 选好以后， 可按表 8 的顺序及后 面 的说明进行几何参数的计 算． 表 8 给出的是目前汽车上应用最多的轴向夹角为9 0 ’ 的螺旋锥齿轮传动计算公式。 螺旋锥齿轮计算表 （轴间夹角为9 0 ‘） 表8 次 计 算 公 式 名 称 序 小 齿 轮 大 齿 轮 1 齿 数 ” N 2 端面模数 3 节圆 直 径 d - m . ” D - m ． Ⅳ 4 压力角 口 5 齿 工 作离 h k = m . H i 6 齿全高 h t = m ． H 2 7 齿 顶 离 a P = h ^ - a G a G - m ' 口 8 齿 根 高 b p - h t - a p b G = h , - a G 9 径向 间隙 c = h t — h h 1 0 节锥角 l ' = a r c t g N T = 9 0 ‘ - Y 1 1 节 锥 距 A o = 2 D 『_ 1 2 齿 而宽 F 1 3 齿 根 角 a 一 = a r , t g 2 8 G = a r c t g 熹 1 4 根 锥 角 Y R = ' - 6 P F R = F - 8 G 1 5 面锥角 ．r o = Y — l 尼 F o = r - y R 1 6 外圆 直 径 d o = d + 2 a p c o s y D o = D + 2 D c o s r 1 7 锥 顶 点 至 轮缘 距 X o = {} - a p s i n ' y X o = ÷ 一 a c s i n F 1 8 刀 盘 直径 2 r 1 9 螺 旋角 B 2 0 螺 旋方 向 2 1 周 节 p = jr m 2 2 理论 弧齿厚 t = p - T T = s h m 2 3 侧 隙 B 2 4 端 面 弦齿厚 t c ~ t - — 6 ~ d z T c = 丁 一 6 D 3 2 5 端 面 弦 齿高 n c P = o ， + t z c o s 4 d 羔 a C G - a G + _ T z c o s T ' - - 4 D 2 6 法向弦齿厚 ※f c n X T C N 2 7 法向弦齿高 ※d 。 n X a G N ※ 见4 7 页 一 4 3 — ChaoXing